Способ повышения устойчивости массива террикона в период долговременного его горения

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для устранения процессов, ведущих к образованию трещин и обрушения тела горящих терриконов угольных шахт и отвалов разрезов. Способ повышения устойчивости массива террикона в период долговременного его горения включает формирование тела террикона из горной массы угольных шахт и разрезов и размещение в массиве террикона воздухоподающих труб. При этом воздухоподающие трубы размещают под наклоном так, чтобы их устье было расположено в нижней части террикона, а их выход был размещен в его верхней части. При этом процессы горения углесодержащих пород в терриконе регулируют с помощью задвижек на воздухоподающих трубах. Техническим результатом является повышение устойчивости массива террикона в период долговременного его горения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для устранения процессов ведущих к образованию трещин и обрушения тела горящих терриконов угольных шахт и отвалов разрезов.

В настоящее время известна технология складирования твердых отходов [http://portaleco.ru/ekologija-goroda/tehnologija-skladirovanija-tverdyh-othodov.html], согласно которой терриконы формируют из пустой горной породы, выдаваемой из угольных шахт или после обогащения угля, отсыпкой на специально выделенные для этого участки с помощью железнодорожных думпкаров и вагонеток, автосамосвалов, транспортерами или же по подвесным дорогам.

В результате многолетнего такого складирования образуются терриконы, высотой до 100 метров и выше.

Основными недостатками всех подобных технологий складирования горных углесодержащих пород в терриконы - это последующие их самовозгорание, зачастую приводящее к внезапным сползаниям горящих пород, которое вызываются быстрым и значительным уменьшением угла естественного откоса, наступающим при проникновении в массив отвала и террикона воды (происходящее обычно после ливневых дождей), снижающей коэффициент трения между частицами заскладированных горных пород.

Подобному сползанию способствуют также обрушения выгоревших полостей, обильное парообразование и микровзрывы газов, образующихся при соприкосновении воды с раскаленными при обжиге (горении террикона) горными породами, а также образование сети глубоких трещин в теле террикона.

Наиболее близким к предлагаемому способу, служащим прототипом является способ устранения пожаро- и взрывоопасности породных отвалов [Зборщик И.П., Осокин В.В., Рудь A.M., Варакин В.В., Вознесенский В.В. Авторское свидетельство СССР 1093824, 1983].

Сущность этого способа состоит в том, что устранение пожаро- и взрывоопасности породных отвалов достигается путем управления высокотемпературными процессами в очагах горения, определенным расположением воздухоподающих и газоотводящих труб соответственно ниже и выше каждой зоны высокотемпературных окислительных процессов с учетом специфических особенностей самих процессов горения и движения газов и паров, в скоплениях породы, а также инъектированием в очаги горения воды, позволяющим получать водяной газ, как продукт высокотемпературного разложения воды

Однако и этому способу характерны недостатки, указанные выше. В частности, при его применении горение пород терриконов также вызывает образование в их массиве пустот, обрушение и осадку горелых пород, различные осыпи и трещины (вследствие неравномерного нагрева), выбросы газов пыли и иногда - горной массы, а также термические оползни с образованием на склонах терриконов полостей разного объема, уступов и трещин [Панов Б.С., Проскурня Ю.А. О техногенной минерализации породных отвалов угольных шахт Донбасса // Межвуз. научн. тематич. сб. "Геология угольных месторождений". - Екатеринбург, 1999. - С. 241-249.].

Целью предлагаемого изобретения является повышение устойчивости массива террикона в период долговременного его горения.

Сущность способа состоит в том, что устранение появления трещин и обрушения массива горящего террикона достигается путем оптимизации горения различных зон террикона на основе регулирования подачи в него воздуха (кислорода).

Горная масса отвалов и терриконов угледобычи изначально весьма неоднородна по своим гранулометрическому, минералогическому и химическому составам (в том числе - по содержанию угля: его концентрация в различных зонах даже одного и того же террикона колеблется от 1 до 35%).

Эта неоднородность приводит к различной скорости горения углесодержащих пород и сульфидов, что приводит к расслоению горной массы террикона.

Создание однородных условий для процессов горения в изначально неоднородном массиве террикона можно обеспечить путем регулирования подачи в него воздуха (кислорода), которое обеспечивается посредством специально расположенных перфорированных труб.

На фиг. 1 представлена схема повышение устойчивости массива террикона в период долговременного его горения.

Цифрами обозначены: 1 - тело террикона; 2 - воздухоподающие трубы; 3 - перфорация (отверстия) воздухоподающих труб; 4 - стрелкой показано направление движение воздуха по трубам.

Способ осуществляется следующим образом.

По одной из горных технологий (железнодорожная, автомобильная, конвеейрная или канатная доставка горной массы от копра шахты - на фигуре не показано) формируют массив террикона 1. В этот массив закладывают воздухоподающие трубы 2, таким образом, чтобы их устье было расположено в нижней части террикона, а выход - в его верхней части. При чем до уровня 5 их перфорация должна быть проделана (сформирована) со стороны поверхности террикона (в верхней поверхности труб), а с уровня 5 они должны быть ориентированы в трубах к земной поверхности (к основанию террикона).

С течением времени в терриконах возникают эндогенные пожары, обусловленные окислением кислородом воздуха угля и пирита, содержащегося в углях и горных породах.

Окисление угля в очаге самовозгорания происходит по следующим реакциям, протекающим для антрацитовых углей при Т=600-800°С:

При чем, в зависимости от их концентраций наблюдается разные значения температур и скорость окисления. Так, окисление серы пирита может повысить температуры 1 т угля содержащем ее 1% на 117°К.

Подобная неравномерность горения углесодержащих пород приводит к появлению трещин и обвалов склонов тела террикона 1. Для предотвращения этого в трубы 2 поступает воздух и выходит через верхние отверстия (перфорации), а его объемы можно регулировать специальными задвижками (на фигуре не показаны). А после разграничительной линии 5 (в 2/3 от основания террикона) воздухоподающие трубы 2 служат уже в качестве газоотводящих (для этого перфорация осуществлена в их нижней части).

Основным методом, с помощью которого можно количественно оценить процессы, происходящие в горящих терриконах, является температурная съемка

И после чего принимается решение какие трубы 2 нужно задвижить, а какие - открыть.

Примером конкретного выполнения предлагаемого способа служит следующее.

В период складирования углесодержащих пород (плотность которых составляет обычно 1,4-1,6 т/м3), осуществляемой посредством их автосамосвальной доставки (фиг. 2) автосамосвалами 6 через приемный бункер 2 (фиг. 1), в массиве террикона 1 закладывают воздухоподающие (газоотводящие) трубы 2, под углом 23°, так что их устье было выше 70 см от основания террикона, а их выход лежал на 50 см ниже поверхности террикона. На фиг. 2 представлена Схема автосамосвальной отсыпки шахтных пород в отвалы (терриконы), где под цифрой 6 обозначен автосамосвал, под цифрой 2 - приемный бункер.

Механико-математической основой расчетов устойчивости терриконов служит элементы теории предельного равновесия, используемые основными инженерными методами оценки предельных состояний откосов сыпучей горной массы, которые учитывают все факторы, влияющие на устойчивость отвалов [Корчагин Н.В., Николашин Ю.М., Перегудов Ю.В. Оценка устойчивости внешнего отвала при складировании мягких и скальных пород на слабое основание // Том 1. N 95-1 (1). 2012 С. 271-274]: инженерно-геологические, гидрогеологические, физико-географические и горнотехнические.

Причем для обеспечения термической устойчивости и возможности повторного использования, трубы 2 выполняют из термоустойчивой керамики. Эти трубы заранее снабжены отверстиями (перфорацией), разграничительной линии 5 (в 2/3 от основания террикона) верхней части труб, а выше этой линии - в их нижней части. Такое их размещение обусловлено необходимостью подачи воздуха (кислорода) для увеличения процессов горения углесодержащих пород, а выше 2/3 высоты террикона этого уже особо не требуется, а есть необходимость в хорошем отводе газовых продуктов горения.

Температурная съемка терриконов угольных шахт проводится путем замера температур на глубине 0,5 м от поверхности в точках замера температуры, которые располагают на расстоянии 5 м от горизонтальной бровки уступа плоского отвала; расстояние между точками замера температур по горизонтали - 20 м, а расстояние между точками замера температур, расположенными на откосах породного отвала составляет 10 м по вертикали и 20 м по горизонтали

На конусном породном отвале (терриконе) точки замера температур располагают по 8 направлениям. Расстояние между точками замера температур - 10 м по вертикали. В точках замера температур, где была обнаружена температура больше 45°С, но меньше 80°С на глубине 0,5 м, проводится замер температур до глубины 2,5 м.

Замер температур проводится с использованием технических термометров длиной хвостовика 0,5 м, хромель-копелевых термопар длиной 0,5 м, хромель-алюмелевых термопар длиной 1,5 м и 2,5 м, мультиметра ДТ-830 В, прошедших государственные метрологические проверки

Затем, на основании результатов замера температур на терриконах, с помощью программы Surfer строятся карты изотерм на различных глубинах.

После анализа результатов температурной съемки тела террикона принимают решение какие трубы для увеличения процессов горения открыть, а какие, с целью снижения процессов горения, наоборот, закрыть специальными заглушками.

В результате чего будет обеспечен равномерный обжиг терриконных пород служащий сохранения целостности его тела.

1. Способ повышения устойчивости массива террикона в период долговременного его горения, включающий формирование тела террикона из горной массы угольных шахт и разрезов, размещение в массиве террикона воздухоподающих труб, отличающийся тем, что воздухоподающие трубы размещают под наклоном так, чтобы их устье было расположено в нижней части террикона, а их выход был размещен в его верхней части, при этом процессы горения углесодержащих пород в терриконе регулируют с помощью задвижек на воздухоподающих трубах.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что до высоты, равной 2/3 высоты террикона, перфорация воздухоподающих труб должна быть проделана (сформирована) со стороны поверхности террикона (в верхней поверхности труб), а далее они должны быть ориентированы в трубах к земной поверхности (к основанию террикона).

3. Способ по пп. 1, 2, отличающийся тем, что воздухоподающие трубы изготавливают из керамики.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу определения пылеобразующей способности пород при проходке выработки. Техническим результатом является определение пылеобразующей способности пород.

Изобретение относится к устройствам для очистки поверхности с использованием электростатического поля, в том числе для очистки внутренних стенок токамака для предотвращения накопления пыли в термоядерных установках.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для изоляции горных выработок, при разработке месторождений высоковязких нефтей и природных битумов термошахтным методом.

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для прогноза запыленности выработанного пространства очистного забоя за счет определения утечек воздуха через выработанное пространство лавы и количества взвешенной в нем тонкодисперсной угольной пыли.

Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для прогноза запыленности выработанного пространства на выемочном участке при отработке не склонного к самовозгоранию угольного пласта за счет определения утечек воздуха из лавы, отводимого газоотсасывающей вентиляторной установкой, и количества взвешенной в нем взрывоопасной тонкодисперсной угольной пыли.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к способам и устройствам локализации взрывов метановоздушной смеси и угольной пыли. Техническим результатом является повышение эффективности и надежности локализации взрывов метана, но прежде всего угольной пыли, распространяющихся по сети горных выработок.

Изобретение относится к горному делу, а именно к области техники безопасности и профилактики эндогенных пожаров при подземной разработке угольных пластов, склонных к самовозгоранию.

Плоскощелевой эжектор предназначен для перемещения текучих сред методом эжекции. Эжектор состоит из нескольких труб, имеющих по две плоские щели каждая, при этом трубы расположены параллельно друг другу на одном уровне так, что их носовые части находятся в одном направлении, торцы труб соединены трубопроводами для транспортировки от нагнетателя к трубам эжектирующей текучей среды, перед носовой частью каждой трубы находится симметричный, серповидный, в поперечном сечении, обтекатель, прямые края каждого обтекателя и носовая часть каждой трубы составляют две плоские щели, каналы которых, в поперечном сечении, являются сужающимися соплами, полость между обтекателем и носовой частью трубы является ресивером - сосудом для выравнивания колебаний давления, который сообщается с внутренней полостью труб через отверстия в носовой части труб.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для прогноза динамических явлений типа внезапного выброса угля и газа, горного удара и им подобных.
Изобретение относится к горному делу, преимущественно к угольной промышленности, и может быть использовано для предотвращения опасных скоплений метана вблизи очистного комбайна.

Беспилотный летательный аппарат для тушения лесных пожаров включает верхнее и нижнее крыло. К нижнему крылу прикреплены основные стойки неубирающегося шасси с носовым колесом, которое закреплено снизу винтомоторного отсека.

Изобретение относится к остановке и локализации лесных пожаров. Комплекс отличается тем, что на транспортном средстве установлено устройство для автоматизированной установки экрана в заранее созданную траншею.

Изобретение относится к способам пожаро-взрывозащиты резервуара с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями со стационарной крышей, предусматривающее аварийный выброс парогазовой смеси из свободного объема резервуара в случае возникновения чрезвычайной ситуации.

Изобретение относится к добыче торфа, конкретно к работам по восстановлению торфяных болот, в частности к обводнению выработанных торфяников. Способ обводнения выработанных торфяников заключается в использовании воды с доступного источника, ее перераспределении в распределители по всей площади торфяника.

Изобретение относится к способам тушения больших площадей горения горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, хранящихся в емкостных хранилищах и резервуарах. Сущность заявляемого способа заключается в том, что в способе противопожарной защиты резервуаров для хранения жидких горючих веществ, включающем создание теплоизолирующего слоя из пористых сферических гранул на поверхности горения жидких горючих веществ и тушение очага пожара доступными средствами пожаротушения, при этом после образования теплоизолирующего слоя создают дополнительное огнестойкое теплоизолирующее покрытие на всей площади наружной поверхности пористых сферических гранул, причем при формировании этого покрытия используют быстротвердеющую пену, а в качестве материала для образования пористых сферических гранул применяют вулканическую пемзу.

Изобретение относится к системам пожарной безопасности, а именно к энергетически автономному устройству для обнаружения возгораний. Устройство содержит температурный чувствительный элемент (1), источник неэлектрической энергии (2), преобразователь неэлектрической энергии в электрическую (3), электронный модуль для передачи сигнала (4) в центр мониторинга для определения местоположения возгорания.

Изобретение относится к добыче торфа, конкретно к работам по восстановлению торфяных болот, и в частности, к обводнению выработанных торфяников. Обводнение выработанных торфяников представляет собой конструктивную схему, включающую собирательный коллектор и создание использования воды с доступного источника, ее перемещение в сборный сбросной коллектор в земляном русле с обваловкой берегов в виде дамб.
Способ защиты от низовых пожаров относится к области противопожарных мероприятий, а именно к профилактике возникновения и распространения низовых пожаров. Способ заключается в создании противопожарных заслонов, путем обработки растительного покрова и поверхности растущих деревьев на высоту до трех метров раствором, вдоль участка защищаемой территории и на глубину, зависящую от «листового индекса» территории антипиреном до наступления пожароопасного сезона.

Изобретение относится к добыче торфа, в частности к восстановлению торфяных болот на выработанных торфяниках и их рекультивации с использованием климатических факторов, в частности для влагозадержания и структурирования почв и использования суперабсорбента с высоким поглощением воды - для восстановления торфяных болот.

Способ тушения очагов пожара с воздушных носителей содержит визуальное наведение летательного аппарата на очаг пожара и слив огнегасящей жидкости. Согласно изобретению очаг пожара вводят в поле обзора расположенного на летательном аппарате тепловизора, построчно сканируют местность поперек направления полета, обнаруживают очаг пожара на мониторе тепловизора, одновременно определяют дальномером наклонную дальность до очага пожара, вводят наклонную дальность и параметры полета в вычислительное устройство и определяют временную задержку для срабатывания системы слива огнетушащей жидкости, причем тепловизор и дальномер размещены на платформе, жестко закрепленной на корпусе летательного аппарата, совмещены со строительной осью летательного аппарата и направлены вперед по направлению полета под углом визирования.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к противопожарной технике, в частности к способам тушения лесных пожаров взрывом и предназначено для локализации и тушения лесных, степных пожаров с помощью оперативного создания минерализованной опорной и заградительной полосы на пересеченной местности в любых природно-климатических условиях. Задачей данного изобретения является повышение безопасности, эффективности использования энергии взрыва и экологической чистоты, снижение трудозатрат при тушении лесных пожаров взрывом. Поставленная задача решается за счет оперативного создания минерализованных опорных, заградительных полос требуемой глубины, ширины и конфигурации, сокращения времени на локализацию и тушение пожара, уменьшения ущерба, наносимого лесу пожаром, за счет применения выпускаемых промышленностью детонирующего шнура высокой мощности с массой взрывчатого вещества 80…100 г/м и контейнеров с огнетушащим составом. Способ тушения лесных пожаров включает расположение детонирующего шнура на местности на безопасном расстоянии от зоны пожара перед фронтом его распространения, присоединение к нему контейнеров с огнетушащим составом и взрывание. При подрыве детонирующего шнура образуется ударная волна, которая образует минерализованную полосу, разбрасывает грунт и создает облако распыленного огнетушащего вещества, которое гасит вспышку пламени от взрыва. Грунт и распыленный огнетушащий состав оседают на поверхности и не допускают поджигания лесного покрова и подстилки, в результате чего образуется заградительная полоса. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для устранения процессов, ведущих к образованию трещин и обрушения тела горящих терриконов угольных шахт и отвалов разрезов. Способ повышения устойчивости массива террикона в период долговременного его горения включает формирование тела террикона из горной массы угольных шахт и разрезов и размещение в массиве террикона воздухоподающих труб. При этом воздухоподающие трубы размещают под наклоном так, чтобы их устье было расположено в нижней части террикона, а их выход был размещен в его верхней части. При этом процессы горения углесодержащих пород в терриконе регулируют с помощью задвижек на воздухоподающих трубах. Техническим результатом является повышение устойчивости массива террикона в период долговременного его горения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх